基于Pharmaceutics 的review “Assessing Drug-Induced Mitochondrial Toxicity in Cardiomyocytes” (Tang et al., 2022). 本解读仅对原文观点做结构化梳理与延展思考，便于转化为具体的心脏安全前期评估策略。

1) 为什么要把“线粒体毒性”前移到常规心脏安全评估？

过去心脏安全聚焦致心律失常（QT/TdP），但临床撤药与警示中有相当比例与线粒体损伤相关（能量代谢障碍、氧化应激、凋亡/自噬异常等）。心肌是高能量需求组织（线粒体占细胞体积的30–40%，单位时间ATP通量极高），因此对OXPHOS抑制、mPTP开启、mtROS累积、mtDNA损伤极为敏感；多类药物（抗肿瘤、NSAIDs、抗感染、麻醉/局麻药等）均可在临床相关暴露下引起线粒体功能受损并表现为心衰、心肌病或心律失常风险提升。将“线粒体毒性”与“致心律失常风险”并行纳入前期评估，有助于减少意外心脏毒性在中后期暴露出来的概率，亦可解释“QT正常但心肌功能下降”的不一致现象。

2) 机制脉络：从结构到功能的六大靶点

• 结构与超微形态：肿胀、嵴消失、基质清亮、膜破裂——常见于蒽环类、TKIs、As₂O₃等处理；TEM与高内涵成像可作为早期读出。
• 底物代谢与TCA：PDH/FAO受抑→乙酰辅酶A供给不足，进一步牵连OXPHOS效率。
• OXPHOS/呼吸链：多药物可直接抑制复合体I–V或下调其表达，引发膜电位（ΔΨm）崩塌与ATP耗竭。
• 氧化还原稳态：电子外泄→mtROS过量；抗氧体系（SOD、GSH等）失衡后进一步损害蛋白/脂质/mtDNA。
• mPTP开启：Ca²⁺过载与氧化应激触发通道开放，细胞色素c泄漏→凋亡级联。
• 线粒体质量控制（MQC）：生物发生（PGC-1α/NRFs）受抑或自噬/线粒体自噬（PINK1-Parkin、BNIP3/FUNDC1通路）失衡，导致受损线粒体清除不足或过度清除。

3) 模型选择：为何“成人原代/人源模型优先”？

与胚胎/新生期细胞系相比，成人原代人心肌细胞在能量代谢谱（以FAO为主）、线粒体分布与兴奋-收缩耦联上更接近临床现实，更适合评估药物对ΔΨm、ATP、呼吸链复合体活性及形态学的综合影响；人源iPSC-CM具备通量与遗传可塑性优势，可与原代模型互补，用于高通量筛查与机制归因。

4) 可落地的“分层式评估矩阵”

目标：以最小实验集覆盖“形态—能量—信号—凋亡/应激—质量控制”关键维度；同时兼顾通量与可转化性。

1. 一级（高通量筛查，机制指纹）：iPSC-CM/成人原代微孔板平台，测ΔΨm（JC-1/TMRM）、ATP含量、OCR/ECAR（Seahorse）、mtROS、细胞活力；并行免疫/探针高内涵成像（TOM20、MitoTracker）读取网络连续性与线粒体面积分布。
2. 二级（功能确认，模块定位）：呼吸链复合体I–V酶活/蛋白表达谱，PDH/FAO关键酶活；Ca²⁺诱导mPTP敏感性；凋亡标志（Cyt-c释放、Caspase活性）；必要时TEM复核超微结构。
3. 三级（情境与暴露相关性）：在临床相关C_max/自由药物浓度与多时间点暴露下重复一级/二级读出；叠加应激情境（β-肾上腺素能刺激、轻度低钾/低氧）以评估阈值下的失稳风险。

5) 数据判读：把“是否损伤”升级为“如何损伤”

• 指纹化：将ΔΨm↓、ATP↓、OCR↓、mtROS↑、mPTP敏感性↑、形态破坏等组合，映射到“复合体抑制型”“脂代谢抑制型”“氧化应激主导型”“mPTP通道型”等类别，便于与药理机制/化学母核关联。
• 与致心律失常风险对话：线粒体失能可通过ATP耗竭/红氧失衡影响离子通道电流密度与动作电位平台期，从而改变心肌兴奋性与复极稳定性。
• 暴露一致性：坚持“体外效应浓度 vs. 临床自由C_max”比对；若仅在远高于临床暴露的剂量出现毒性，应谨慎权衡其临床相关性。

6) 集成到心脏安全体系：与ICH E14/S7B相辅相成

应建立“线粒体毒性 + 致心律失常风险”双支柱的前临床评估平台：前者解释结构/代谢层面的心肌损伤，后者覆盖复极/节律风险；两者合并，能显著提升心脏安全的可解释性与预测性。

7) 实操清单

• 模型优先级：成人原代 > iPSC-CM。
• 核心读出：ΔΨm、ATP、OCR/ECAR、mtROS、mPTP、TEM/高内涵形态、复合体I–V酶活/表达。
• 暴露设定：临床相关C_max±安全边界；多时间点；必要时加入应激背景。
• 判定规则：建立多指标组合阈值与分级（无/低/中/高）。
• 整合输出：与电生理/QT信号、E14路径及早期临床ECG共同解释风险。

参考文献

1. Tang X, Wang Z, Hu S, Zhou B. Assessing Drug-Induced Mitochondrial Toxicity in Cardiomyocytes: Implications for Preclinical Cardiac Safety Evaluation. Pharmaceutics. 2022;14(7):1313. doi:10.3390/pharmaceutics14071313.